¿Cómo se forman los chorros relativistas? ¿Es a través de los agujeros negros?

Los agujeros negros supermasivos en los centros de algunas galaxias activas crean poderosos chorros de radiación y partículas que viajan cerca de la velocidad de la luz. Atraída por la fuerte gravedad, la materia cae hacia el agujero negro central junto con el gas y el polvo circundantes. Pero en lugar de caer en el agujero negro, una pequeña fracción de partículas se acelera a una velocidad casi tan grande como la velocidad de la luz y se arroja en dos haces estrechos a lo largo del eje de rotación del agujero negro. Estos chorros son corrientes colimadas de plasma magnetizado y se cree que son las fuentes de las partículas que viajan más rápido en el Universo: la radiación de alta energía conocida como rayos cósmicos. La primera estructura como esta fue descubierta en frecuencias ópticas en una galaxia M 87 cercana ubicada en el centro del cúmulo de Virgo.

El modelo para la producción de chorros a partir de discos de acreción está relativamente bien establecido. Se demostró que estas son líneas abiertas de un campo magnético poloidal (generado por la corriente eléctrica en el plasma) que se extienden a grandes distancias por encima de la superficie del disco hacia las coronas de disco de baja densidad pero altamente magnetizadas, que pueden extraer la energía y el ángulo impulso de la materia acumulada en forma de chorros.

En algunos casos, estos chorros pueden alcanzar el exterior de la galaxia misma, terminando en lóbulos de radio gigantes lejos del centro activo de la galaxia. Observado con radiotelescopios, estas galaxias pueden tener una variedad de formas, en su mayoría parecidas a pesas. Llamamos a estos objetos RADIO GALAXIES o CUASARS, dependiendo de qué tan brillantes sean y qué tan rápido consuman la materia circundante. A medida que estos monstruosos agujeros negros crecen hasta convertirse en un billón de veces más masivos que nuestro Sol, sus chorros eventualmente se vuelven lo suficientemente fuertes como para expulsar el gas de la galaxia y detener la formación de nuevas estrellas.

Una pequeña fracción de galaxias activas con chorros están orientadas de modo que su chorro apunte directamente a la Tierra. En esos casos, observamos radiación a través del espectro electromagnético mejorada por la enorme velocidad del chorro, conocido como BLAZARS. Al combinar observaciones de rayos X de NuSTAR Con observaciones en la radio, luz visible y rayos gamma extremadamente enérgicos, los científicos están aprendiendo sobre la física de cómo se forman y sostienen los chorros potentes. Uno de los misterios restantes es cómo los chorros crean radiación de tan amplio espectro extraordinario hasta energías muy altas.